Une étoile hypergéante change soudainement de couleur : l’explosion finale est-elle proche ?

Une métamorphose stellaire observée en direct

C’est un événement qui intrigue la communauté scientifique : WOH G64, l’une des plus grandes étoiles suffisamment proches de la Terre pour que sa taille soit estimée, semble avoir subi une transformation radicale. Entre 2013 et 2014, cet astre colossal est passé d’une teinte rouge à une couleur jaune, ce qui indique une augmentation de sa température d’environ 1 000 °C (1 800 °F). Plus récemment, l’année dernière, sa luminosité a considérablement faibli, soulevant de nombreuses interrogations.

Les astronomes pensent avoir identifié les causes de ce phénomène, mais ils admettent une part d’incertitude quant à l’issue de ces bouleversements. La question centrale demeure : allons-nous assister à une explosion stellaire chez l’un de nos plus proches voisins galactiques ? L’observation de cette étoile située dans le Grand Nuage de Magellan offre une opportunité rare d’étudier les phases finales de la vie des supergéantes.

Ce changement chromatique et thermique soudain suggère une activité interne intense. Alors que les télescopes du monde entier scrutent cette région du ciel, les données récoltées pourraient redéfinir notre compréhension de la fin de vie des étoiles les plus massives de l’univers.

Le royaume des hypergéantes : une échelle défiant l’imagination

Pour comprendre l’échelle de cet événement, il faut se pencher sur les dimensions vertigineuses des astres concernés. Notre galaxie, la Voie lactée, abrite des étoiles énormes telles que NML Cygni et RW Cephei. Ces géantes sont plus de deux fois plus larges que Bételgeuse, qui est elle-même environ 700 fois plus large que le Soleil, bien qu’une certaine incertitude subsiste sur ce chiffre exact.

Cependant, pour trouver des étoiles si gigantesques que le terme de supergéante devient inadéquat — on parle alors parfois d’hypergéantes — il faut regarder vers le Grand Nuage de Magellan (LMC). Bien que la masse du LMC soit inférieure à un dixième de celle de la Voie lactée, sa relative pauvreté en métaux favorise la création d’une population bien plus importante de ces étoiles véritablement énormes.

Mesurer la taille d’objets situés à 160 000 années-lumière reste un défi complexe. Néanmoins, WOH G64 est une candidate sérieuse au titre d’étoile la plus grande, la plus brillante et la plus massive du Grand Nuage de Magellan, avec un rayon estimé à 1 540 fois celui du Soleil. Étant donné que plus une étoile est massive, plus elle consomme son carburant rapidement, un astre de cette taille est destiné à devenir une supernova ou à s’effondrer directement en trou noir. C’est donc une étoile à surveiller de très près.

Mystère chromatique : quand la poussière cache la vérité

La comparaison des images récentes de WOH G64 avec celles datant des années 1980 révèle que sa couleur a changé au cours de cette période, passant du rouge au jaune. Plus récemment encore, son éclat s’est assombri de manière spectaculaire. La couleur des étoiles étant déterminée par leur température, qui dicte la longueur d’onde à laquelle elles émettent le plus de lumière, ce changement apparent reflète une hausse brutale de la température.

Toutefois, les scientifiques qui rapportent ces observations avancent une autre hypothèse : l’hypergéante aurait été jaune depuis le début, et donc plus chaude que la plupart des étoiles à ce stade avancé de leur vie. Elle serait simplement enveloppée de poussière, ce qui lui donnait une apparence plus froide. Le passage à une apparence jaune résulterait probablement d’une éclaircie temporaire nous offrant une vue moins obstruée de l’astre.

Dans les années 1980, la couleur rouge profond de WOH G64 avait conduit à la considérer comme l’une des supergéantes les plus froides connues. On avait également découvert qu’elle rejetait de la matière via ses vents stellaires à un rythme supérieur à la masse d’un Soleil tous les 10 000 ans. Elle est entourée d’une enveloppe de gaz équivalente à 3 à 9 masses solaires, et plus loin encore se trouvent des coquilles de poussière que l’étoile a expulsées précédemment.

L’hypothèse du système symbiotique

Une équipe dirigée par le Dr Gonzalo Muñoz-Sanchez, de l’Observatoire national d’Athènes, a analysé ces observations pour conclure que WOH G64 est probablement un système d’étoiles symbiotiques. À l’instar des paires d’étoiles qui produisent des novae, les étoiles symbiotiques impliquent une étoile froide qui a gonflé durant sa phase géante ou supergéante, atteignant une densité très faible.

Son étoile compagne, moins massive mais beaucoup plus dense, attire la matière des bords de l’étoile géante. Dans le cas des novae, la compagne est une naine blanche, mais dans un système symbiotique, il peut également s’agir d’une étoile de la séquence principale. Le gaz environnant nous empêche actuellement de distinguer visuellement les deux étoiles, bien qu’elles soient probablement sur une orbite mutuelle d’une durée de quatre ans.

Par conséquent, nous ignorons quelle proportion de la lumière observée provient de la supergéante et quelle part vient de sa compagne. Plus important encore, les auteurs de l’étude ne peuvent déterminer si le changement de couleur est le produit de modifications au sein de l’hypergéante seule, ou le résultat d’interactions changeantes entre les deux étoiles du système.

Pulsations, affaiblissement et incertitudes

WOH G64 a également été identifiée comme une étoile pulsante, avec une période d’un peu plus de deux ans et une variation de luminosité de 1,5 à 2 magnitudes. Ce comportement n’est pas inhabituel pour une supergéante en fin de vie, mais il complique les observations. Cependant, un affaiblissement de 2 magnitudes observé en 2025 dépasse cette variation normale. Il est encore trop tôt pour dire s’il s’agit d’un événement plus important que le simple nuage de poussière qui avait obscurci Bételgeuse récemment.

Dans le cas d’une interaction binaire, les orbites des étoiles pourraient être en train de décliner, libérant une énergie qui crée des impulsions toutes les quelques décennies. Alternativement, l’hypergéante pourrait avoir connu une éruption, comme le font les étoiles géantes tard dans leur vie, rejetant ses couches externes. Celles-ci, en s’éloignant et en refroidissant, mèneraient à un lent retour vers sa couleur rouge. Face à ces incertitudes, les auteurs écrivent :

« Nous ne pouvons pas prédire l’avenir de WOH G64 en raison des paramètres physiques et orbitaux mal contraints, et parce que nous ne savons pas si la physique stellaire unique ou les interactions binaires pilotent l’évolution du système. »

Scénarios finaux : Supernova, Trou noir ou Fusion ?

Les auteurs notent que les supernovae de type II sont généralement entourées de matière circumstellaire, souvent parce que ces étoiles rejettent une grande quantité de matière moins d’un an avant d’exploser. Avec onze années écoulées depuis l’éruption soupçonnée de WOH G64, l’étoile ne suit clairement pas ce scénario à la lettre. Néanmoins, les chercheurs pensent que l’étoile la plus grande du système WOH G64 reste une candidate sérieuse à la supernova, même si le moment fatidique reste inconnu.

Si elle explose, ce que nous verrons sera fortement influencé par le gaz environnant, qui forme probablement une forme de tore. Cela permettrait à l’explosion éventuelle de s’étendre sans obstruction aux pôles, tout en percutant la poussière autour de l’équateur. D’autre part, il est aussi possible que l’étoile principale subisse un effondrement direct en trou noir — un phénomène que nous avons peut-être observé récemment pour la première fois — ou qu’elle fusionne avec sa compagne. Une telle fusion serait un exploit colossal étant donné la distance supposée entre elles, mais ne ferait que retarder l’inévitable explosion ou effondrement.

En cas d’explosion en supernova, les astronomes professionnels, ainsi que les amateurs de l’hémisphère sud, seraient aux premières loges. La dernière supernova visible à l’œil nu, 1987a, se trouvait également dans le Grand Nuage de Magellan, mais provenait d’une étoile construite à une échelle bien plus petite que l’étoile principale de WOH G64. Cette étude a été publiée dans la revue Nature Astronomy.

Selon la source : iflscience.com